* Villamosmérnök, címzetes docens. BME VIK Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan tanszék. ORCID: 0000- 0002-2574-0991

ÖSSZEFOGLALÁS: Az elmúlt évszázad végén az USA űraktivitásában jelent-kező szakemberhiány az egyetemi oktatókat arra ösztönözte, hogy új mód-szert találjanak az egyetemi hallgatók űraktivitás területére történő mozgósí-tására. Twiggs professzor a cubesat (kockaműhold) ötletével biztosítani tudta, hogy a hallgatók rövid időn belül sikerélményhez jussanak. Később, a meg-valósítás magas költsége miatt az 5 cm élhosszúságú kocka került előtérbe. A SMOG–P a világ első 5 cm élhosszúságú kockája, amelyik jól működik a vi-lágűrben, fedélzetén a Föld környezetében lévő, ember keltette elektroszmogot vizsgálva. A hivatásos űrkutatók hamar felismerték a kis műholdak előnyős felhasználását az űrkutatás különböző területein. Manapság egyre több cubesat kering a Föld körül. A távoli bolygók vizsgálatánál is tervezik felhasz-nálásukat. A kis műholdak forradalma napjainkban is zajlik.

ABSTRACT: The lack of the manpower in the USA space activity in late last century forced the university teachers to find a new method to move the university students into the space activity. Prof.Twiggs was the inventor with his cubesat idea to ensure success feeling for the young’s in short time. The 10cm cube was in short time standardised and nowadays few hundreds are flying from them. In Hungary MASAT-1 was the first one following this line. Later, due to the price pressure the 5 cm cubes came. SMOG-P is the World first 5cm cube to work well in the space carrying a measuring set to observe the man made elctrosmog covering our Earth. The professional space re-searchers in short time recognised the smalls advantage in different space research applications. Today more and more cubes are in the space orbiting not only the Earth but they are planned to investigate far planets too. The revolution of the cubesats are in progress.

KEY WORDS: Small satellite, cubesat, MASAT-1, SMOG-P, SMOG-1, ATL-1, electrosmog, ion thruster, vibration test

KULCSSZAVAK: Kis műhold, kockaműhold, MASAT–1, SMOG–P, SMOG–1, ATL–1, elektroszmog, ion hajtómű, rázás vizsgálat

Űrtechnika

40 HADITECHNIKA LIV. évf. – 2020/2

Tény, hogy az utóbbi két évtizedben ugrásszerűen megnőtt a kis műholdak száma. A  cikk szerzője a következőkben kiindulásuk, gyors elterjedésük okait,

azok hazánk űrtevékenységére gyakorolt hatását kívánja bemutatni.

a „post apollo” hatás

Az 1960-as évek végen, az USA és a Szovjetunió közötti űrverseny az USA győzelmével végződött. Amerikai nem-zetiségű űrhajósok léptek a Holdra. Az Apollo-program azonban nagyon sokba került, ezért a 1970-es évek elején a további terveket leállították. A fejlesztések csúcsidejében 420 ezer műszaki végzettségű szakember dolgozott a sike-rért. A leállítás után 190 ezren kaptak lehetőséget az űrte-vékenységhez kapcsolódó munkákban való részvételre. Ez a szám nem növekedett lényegesen az ezredfordulóig, amikorra jelentős szakemberhiány mutatkozott. Háttérbe szorultak az Apollo-programhoz hasonló, erős motivációt igénylő fejlesztések. A Mars térben és időben messze van. A gyorsan felfutó, rövid időn belül sikerélményhez juttató informatika, számítástechnika, később az autóipar, sokkal vonzóbb volt a fiatalok számára, mint az űrbe kerülő beren-dezések fejlesztésében való részvétel. Ezek a berendezé-sek gyakran csak évek múlva kerültek pályára, és késleltet-ve nyújtottak sikerélményt a közreműködőknek. Nem volt túl vonzó a helyzet a pályájukat kezdő műszakiak számára, ráadásul a fizetések sem csalogatták a fiatalokat az űrtech-nika felé. Szakemberhiány lépett fel és keresni kellett az „űrbe csábító” megoldást.

az érdeklődés felkeltése

Nem volt egyszerű a feladat, ráadásul rövid idő alatt, lehe-tőleg még a tanulási időszakban (2-4 év) kellett a fiatalok számára olyan űrtevékenységhez kapcsolódó feladatot,

kihívást találni, amely maradandó sikerélményt nyújt. A klasszikus megoldás, amely a nagy űrprojektekbe történő bekapcsolódást jelenti – ahogy ez hazánkban is történt –, mérsékelt eredményhez vezet. Olyan saját projektet kellett kitalálni, amely illeszthető a tanulás időszakához és valami-lyen szálon az űrhöz kötődik. Kis műholdmodellek elkészí-tése egyszerű mérésekkel kiegészítve, majd ballonnal vagy kis rakétákkal 1–30 km magasra való röptetése már köze-lebb visz az űrhöz. Ilyen jellegű projektet hazánkban né-hány lelkes egyetemi hallgató az 1960-as években valósí-tott meg (STRAPA program). Az USA-ban a 1990-es évek végén egyetemistákat próbáltak ily módon motiválni. Az eredmény mérsékelt volt.

twIggs professzor ötlete

Az amerikai Robert Twiggs professzor kreatív gondolata alapvetően a tényekre épült. Akármilyen eszközt csinálhat-nak a fiatalok, azonban annak rövid időn belül el kell ké-szülnie, fel kell kerülnie az űrbe, majd ottani működését az általa sugárzott adatokkal bizonyítani szükséges. Aki ezen a folyamaton végigment, szinte biztosra vehető, hogy egész életében az űrhöz fog kötődni. Megszületett a kockamű-hold (cubesat) ötlete, amely egy 10 cm-es élhosszúságú kockát jelentett. Mérete elég kicsi volt ahhoz, hogy vi-szonylag olcsón az űrbe kerülhessen, de elég nagy ahhoz, hogy 2000-es évek alkatrészbázisára támaszkodva, belse-jében elférjenek egy műhold alrendszerei (energiaellátás és -tárolás, számítógép, telemetria). Később ez a technológiai jellegű összeállítás tovább bővült, helyet adva egyéb űrbe-li kísérleteknek. A kockaforma lehetővé tette az űrbe jutta-tás könnyebbé tételét, a jó helykihasználást. Az 1 kg-ra maxi-malizált tömegbe belefértek az alkatrészek (elektromos és mechanikus) és az energiatároló akkumulátor is. Az űrbe szállító rakéta fedélzetére kerüléshez teljesíteni kellett a kocka szigorú tesztelését (rázás, kigázosítás, hőkamra stb.). A  konstrukció során végig tudatában kellett lenni

Gschwindt András*

Kis műholdak forradalma

DOI: 10.23713/HT.54.2.07

Űrtechnika

LIV. évf. – 2020/2 HADITECHNIKA 41

annak a ténynek, hogy a berendezés a világűrbe kerül, ahol nincs lehetőség az esetleges hibák utólagos javítására. A  feladat nem egyszemélyes. Csoportok alakultak, ahol mindenki, gyakran még a vezető oktató is, a folyamatos tanulás kényszere alá került. Sikerült visszaszerezni az űr iránti érdeklődést, bár hozzá kell tenni, még napjainkban is hiány van az űrtechnológia területén alkotni képes mérnö-kökből.

a hazaI helyzet

Az 1960-as években indult hazai űraktivitás, az Interkozmosz, a szocialista országoknak az űr békés fel-használására irányult együttműködésébe illeszkedett. Az 1970-es évektől szovjet műholdakba készültek hazánkban részegységek, önálló mérések, kísérletek. Műegyetemi háttérrel többször is próbálkoztunk önálló magyar műhold létrehozásával. Ezek politikai (pl. nem készülhetett nyugati együttműködéssel) vagy anyagi okok miatt nem valósultak meg. Mai szemmel nézve is kijelenthető, csak kis erőfeszí-tés, segítség kellett volna, hiszen a szovjet start ingyenes volt, és a kritikus alkatrészekhez (napelemek, akkumulátor) szovjet háttérből, ingyen könnyen hozzá lehetett volna jutni. Ekkor születtek meg az első csehszlovák és lengyel műholdak. Az utolsó reményt, egyben próbálkozást a rend-szerváltást követő években a műszaki egyetem 200 éves évfordulójának ünneplése adta volna, de az anyagiak hiá-nya miatt akkor sem adatott lehetőség. Ma is nehéz lenne előteremteni az akkor 25 kg-os tömegűre tervezett műhold anyagi fedezetét. A további lehetőségeket maga alá temet-te az összeomló Interkozmosz-együttműködés.

újaBB próBálkozás MűegyeteMI környezetBen

A „két szék közül a pad alá” avagy Interkozmoszból ki, de az Európai Űrügynökségbe (ESA) nem be helyzet jellemezte az ezredforduló körüli állapotot. Az ESA tagságunkra, a rend-szerváltás után még 22 évet kellet várni. Ebben a környezet-ben az évtizedek alatt felhalmozott tudás és szakemberállo-mány megtartására kellett törekedni, ami jelentős projektek nélkül nehezen ment. A szakemberek megtar tásában sokat segített részvételünk az ún. Rosetta-pro jektben.

A gyorsan terjedő kockaműholdak csábítóvá tettek egy újabb kísérletet: ismét próbálkozni kellene magyar műhold-dal. 2006-ban a Prof. Dr. Klaus Schilling, a würzburgi Julius Maximilians Egyetem robotika és telematika tanszékének professzora ellátogatott Budapestre, egy műegyetemi be-mutatóra. Erre a bemutatóra egy 10×10×10 cm-es kocká-val érkezett. A  közönség nagy része lelkes hallgatókból, oktatókból állt, akik a látványos előadás és bemutató hatá-sára azonnal nekiláttak volna, hogy fél év alatt elkészítsék az első hazai kockát. Megalakult egy csoport, akik szoros egyetemi kötődés nélkül, erős akarattal elkezdték a mun-kát anélkül, hogy erre anyagi fedezet rendelkezésre állt volna. Megszületett a név is Magyar SATellit, MASAT–1 (1. ábra). A műholdfejlesztés alapvető célja a tanulás volt. Az oktatók és hallgatók be kívánták bizonyítani, hogy a Buda-pesti Műszaki Egyetemen létezik az az oktatási, kutatási színvonal, amelynek birtokában műholdat lehet fejleszteni. Technológiai jellegű kísérlet indult azzal az egyszerű céllal, hogy a világűrből érkező adatok alapján bizonyítsuk a földi tervezés megfelelőségét. Minden munkafázis az egyetemi oktatás keretében folyt, önálló laborfeladat, diplomaterv, szakdolgozat, tudományos diákköri dolgozat formájában, kredit ponttal díjazva történt. Okulva az előző három ku-

darcból, az anyagi fedezet előteremtésénél kizárólag szponzorokra támaszkodhattunk. Lépésről lépésre, szink-ronban az igényekkel sikerült a fejlesztésekhez, pályára juttatáshoz szükséges pénzügyi hátteret biztosítani. A hat-éves fejlesztés, a 2012-es sikeres start, majd a kifogásta-lan, közel hároméves, a műhold elégésével záruló üzem bizonyította munkánk színvonalát.

kapcsolat a rádIóaMatőr MozgaloMMal

Minden rádióamatőr kapcsolat vezeték nélküli átvitelt kíván. Az első Szputnyik megfigyelése után, 1961-ben lel-kes rádióamatőrök már sikeresen pályára állították az első, garázsban készült rádióamatőr célú műholdjukat, amelyet napjainkig több száz követett (2. ábra).

2. ábra. Az OSCAR–1, az első, rádióamatőrök által készített műhold

1. ábra. Az első magyar műhold. Mérete a cubesat-ok alapegysége, a 10 cm élhosszúságú kocka

Űrtechnika

42 HADITECHNIKA LIV. évf. – 2020/2

A kockák megjelenésekor természetesnek tűnt, hogy a kockaműholdak telemetria rendszerei a rádióamatőrök számára engedélyezett frekvenciasávokat fogják használ-ni. Frekvenciájukat a Nemzetközi Rádióamatőr Szövetség (International Amateur Radio Union – IARU) ajánlja, és a Nemzetközi Távközlési Egyesület (International Telecom-munication Union – ITU) engedélyezi. Nem szabad elfelej-tenünk, hogy a rádióamatőr szolgálat definíciójának első szava az „önképzés”, mint a mozgalom alapvető célkitűzé-se. A MASAT–1 esetében több mint kétszáz, Földünk kü-lönböző részein működő rádióamatőrtől kaptunk megfi-gyelési adatokat. Természetesen minden kocka nemzetkö-zi szinten regisztrált, mozgásukat professzionális megfi-gyelőállomások végzik, és a pályák adatainak megadásá-val segítik a kocka üzemeltetőjét és a megfigyelőket.

hogyan továBB?

A MASAT–1 sikere lendületet adott a folytatáshoz. A csá-bítás a nagyobb méretű műholdak felé vonzott. Ez azon-ban nehezen lett volna megvalósítható jelentős állami tá-mogatás nélkül. Az egyetemi környezet természetes adott-sága, hogy a végzettek távoznak, helyükbe újabb hallgatók lépnek, akiket újra és újra meg kell ismertetni a műholdfej-lesztés rejtelmeivel. Az oktatók adják a biztos támpontot. A  továbblépéshez két feladatot kellett megoldani: egy pénzügyileg reális feladatot találni, és azt megtölteni olyan tartalommal, amely túlmutat a technológiai kísérleten. Az alap, a 10 cm élhosszúságú kocka ismételt megvalósítása, pályára juttatása a legtöbb egyetemen pénzügyi gondot jelent. Annak idején Twiggs professzor, látván ugyanezt a problémát, egy újabb javaslattal, az 5×5×5 cm-es kockával állt elő. Ezt lényegesen olcsóbban, egyszerűbben lehet előállítani, és a start költsége mindössze negyede a na-gyobb kockáénak. A gondot az jelentette, hogy 2014-ig a MASAT–1 folytatásaként indított program kis kockájának nem volt sikeresen működő elődje a világűrben. Nagy kihí-vást jelentett ilyen feltételekkel belekezdeni a munkába. De nem csak ez volt a probléma. Egy technológiai kísérlet megvalósítása, a kis műhold reptetése nem jelentett igazán szponzort vonzó programot. Kellet találni valami érdekes, addig még senki által nem művelt kutatási területet.

az elektroszMog

Az elektroszmog napjainkban, földi értelemben egyre gyak-rabban használt fogalom. A vezeték nélküli berendezéseink, szolgáltatásaink száma gyorsan növekszik. Az árbóc és az antennaerdő egyre gyakoribb látvány. Az általuk kisugárzott elektromágneses hullámokat igyekszünk az ember számára elviselhető szinten tartani. De mi a helyzet azokkal a jelekkel, amelyek elhagyják a Föld felszínét? Nincs ideális, csak a föld felszínét követően sugárzó antenna. A felszínről, környezeti tárgyakról reflektált jelek is elhagyják Földünket. A rövidebb hullámok elé az ionoszféra sem állít akadályt. Földünket körbe veszik az ember keltette, az űrben semmire sem hasz-nálható jelek. Bolygónk távolról egy rádiófrekvenciás zajge-nerátornak néz ki. Sajnos, egyre intenzívebben szennyezzük környezetünket: a vizet, a levegőt és a talajt. Ezek jelenlété-re, változási tendenciájuk megfigyelésére műhold alapú rendszerek állnak rendelkezésünkre. Sajnos az ember kel-tette elektroszmogra eddig nem figyelt senki. Reálisnak tűnt a célkitűzés, hogy kis műholdunk feladata legyen a földkö-rüli elektroszmog mérése. Az elnevezése is igazodjon ehhez. Megszületett SMOG–1 (3. ábra).

a sMog–1 MérésI feladata

Twiggs professzor ötlete erősen költségcsökkentő irányí-tottságú volt. Az 5 cm élhosszúságú kockában el kellett helyezni mindazon egységeket, amelyek a MASAT–1-ben is megvoltak. Olyan eszközöket, amelyek a műhold zavar-talan világűrbeli működését biztosítják (energiaellátás, -tá-rolás, számítógép, kétoldali kapcsolatot biztosító telemet-riarendszer és antennája). Természetesen helyet kell te-remteni az elektroszmogot mérő műszernek is. A műhold működéséhez energiát kell biztosítani, és „lehozni” a mért adatokat. Mindezt 125 cm3 térfogatban és nem több, mint 250 g tömegben szükséges megvalósítani. A mérések frek-venciasávjának a földi tv-adások frekvenciasávját válasz-tottuk. A  vételhez reális antennaméret szükséges, és na-gyok a várható jelszintek is. A biztonság kedvéért először ballon fedélzetén, 32 km magasra küldtünk fel a mérőrend-

3. ábra. A SMOG–1, az 5 cm-es kocka behajtott antennával. Vele azonos méretű a SMOG–P

4. ábra. Az elektroszmog-mérőrendszer tesztelése ballonos reptetéssel

Űrtechnika

LIV. évf. – 2020/2 HADITECHNIKA 43

szert, meggyőződve annak korrekt működéséről és az elektroszmog jelenlétéről (4. ábra). Mindkettő a várakozás-nak megfelelő eredményt hozta.

a MegBízhatóság növelése – a sMog–p születése

SMOG–1 konstrukció készítésekor nem volt előttünk minta. Pontosabban létezett egy német kis műhold az űrben, de pályára helyezése után nem mutatott életjelet. Nem volt honnan tapasztalatot szereznünk. Felhasznált alkatrészein-ket hivatalosan nem minősítették űrbeli használatra alkal-masnak. A  minősítetteket magas áruk miatt nem tudtuk megvásárolni. A kiemelkedően jó átalakítási hatásfok miatt a napcellák kivételt jelentettek ez alól, ezek drága, űrbeli alkalmazásra alkalmas minőségűek voltak. A fedélzeti be-rendezések megbízhatóságát tartalékolással növeltük. Nagy kihívás volt a gépészhallgatók számára a termikus tervezés. Az akkumulátor hőmérséklete nem mehet 0 °C alá, mert akkor elveszíti tárolókapacitásának jelentős ré-szét. Több száz órás folyamatos üzemeltetéssel igyekez-tünk a kezdeti meghibásodások esélyét csökkenteni. A kis műholdunk mindenképpen nagy konstrukciós kihívást je-lentett. A  rizikó mértékéről sikerült egyetemünk vezetését meggyőzni, és rábírni egy kísérleti műhold megvalósításá-nak támogatására, amelyet SMOG–1-et megelőzve tervez-tünk pályára állítani. Innen a neve: SMOG–P, (Precursor – előfutár). Felépítése megegyezett a SMOG–1-gyel. Működé-sének adataiból információkat kaphatunk a SMOG–1-en esetleg szükséges módosítások megvalósítására. A SMOG–P 2019. december 6-án Új-Zélandból a Rocketlab cég Electron rakétájával sikeresen startolt (5. ábra). Jelen

cikk írásáig, több mint egy hónappal a start után, kifogás-talanul, jól működik. Adatainak feldolgozásával, analizálá-sával még jobbá tudjuk tenni a SMOG–1-et. Meg kell je-gyezni, hogy az egyetemi környezetekben készült kis mű-holdak közül alig harmaduk ad életjelet pályára állásuk után. A SMOG–P az 5 cm-es élhosszúságú kockaműholdak kategóriájában világelső. Súlya mindössze 182 gr. A  mű-hold váza nyomtatott áramköri lapokból (PCB) épült fel. Ezek a lapok, mint szerkezeti elemek, néhány évtizeddel ezelőtt illúziónak tűntek volna.

a Magyar útItárs

A kis műholdak nagy előnye, hogy rövid idő alatt elkészít-hetők. A  megvalósítás és a pályára juttatás költségei is alacsonyak. Erre a háttérre támaszkodva született meg az ATL–1 műhold, amely nevét az ATL Kft.-ről nyerte, ahol a műhold készült. Az ATL–1 hazánkban az első magánvállal-kozásban készült űreszköz. Mérete a SMOG-ok kétszere-se, azaz 5×5×10 cm. A két műhold a kidobó szerkezetbe helyezésre várva a 6. ábrán látható. ATL–1 feladata egy speciális szigetelőanyag vizsgálata, amelyet a műholdon akkumulátorok hőszigetelésével tesztelnek. Együtt állt pá-lyára SMOG–P-vel és az első hónapos üzeme után el-mondható, kitűnően működik. Fejlesztésében kulcsszere-pet kaptak a műegyetem hallgatói. Érdemes megjegyezni, hogy ugyanazon rakétával, a két magyarral együtt négy másik kicsi műhold is pályára állt. Egyikük sem adott élet-jelet, igazolva a statisztikát, amely szerint nem több, mint harmaduk szólal meg. A különböző méretű és tömegű két kicsi műhold kidobásuk után különböző mértékben fékező-dött. Az első magyar űrflotta tagjai 2020 januárjában több mint 1000 km-re távolodtak el egymástól (7. ábra).

5. ábra. A SMOG–P-t pályára állító, 17 m magas Electron rakéta az új-zélandi starthelyen

6. ábra. A beszerelésre előkészített ATL–1 és a SMOG–P kockaműholdak

Űrtechnika

44 HADITECHNIKA LIV. évf. – 2020/2

a nagyokBól kIcsIk lettek

Twiggs professzor a kockákkal az oktatás területére akart erősen űrmotivált szakembereket toborozni. Sikerült, hi-szen egyetemeken, közép- és általános iskolákban több méretváltozatban ma is sok kis műhold van készülőfélben, vagy éppen startra várva. A professzionális műholdak fej-lesztőinek figyelmét is felébresztette a kicsik sikere. Egy példát kiragadva: a Föld felületét kamerákkal figyelő mű-holdak tömege tonna nagyságrendű. Egy-egy azonos terü-letről több tíznapos gyakorisággal készítenek felvételeket. A Planetlab cég 10×10×30 cm-es műholdjaiból több tucat kering a Föld körül, és akár napi gyakorisággal tudnak egy adott területről képet küldeni (8. ábra). A távoli bolygókat vizsgáló kis műholdak olcsóbbá teszik a fejlesztés költsé-geit. Működésük gyors, az űrben keringő műszerek bevizs-

gálására is ideálisak. A méretek szabványossá tételével, a pályára juttatás is egyszerűbbé vált. Gyakran a Nemzetkö-zi Űrállomásról (International Space Station – ISS) is állíta-nak pályára kis műholdakat. Kis cégek alakultak, amelyek félig kész, alapszolgáltatást biztosító műholdakat, azok részegységeit gyártják. Gyakran a start lebonyolítását, a vett adatok feldolgozását is vállalják.

Műholdpályák, űrszeMét

Jól ismert, ember keltette szennyezési forma az űrszemét. Egyre több aktív, működésen kívüli, illetve selejt műhold, valamint rakéta részegység kering a Föld körül. Az ala-csony pályán keringők (500 km alatt) várhatóan 15-40 éven belül, a légkör sűrűbb rétegeibe lépve elégnek. A  maga-sabb pályákon keringők akár több száz vagy ezer évig is az űrben maradnak. A  kis műholdakat általában valamelyik nagyobb, magasabb pályára álló műhold mellé helyezték el. Ez szükségtelenül hosszú élettartamot biztosított, hi-szen a nem űrminősített alkatrészek beépítésével a hibát-lan működés ideje lerövidült. Hosszabb távon a kozmosz-ból érkező kemény sugárzás „gyilkolja” a nagy bonyolult-ságú eszközöket pl. a számítógépben lévő, sugárzás ellen nem védett, olcsó, nagy bonyolultságú integrált áramkörö-ket. A kicsik várható működési élettartama miatt, az űrsze-metelés kényszerét is figyelembe véve, az optimális pálya magassága 360-400 km körül van. Ezzel 4-6 hónapos, el-égéssel befejeződő élettartamot lehet elérni. Az utóbbi években, a piaci igényt kielégítendő, felgyorsult a kis raké-ták fejlesztése. SMOG–P is ilyennel került 360 km-es pá-lyára. A pálya a Föld két sarkán halad keresztül, ezzel biz-tosítva a teljes földfelszín megfigyelését. Intenzív kis raké-ta-fejlesztések folynak Spanyolországban, Skóciában, Ja-pánban. Sajnálatos, hogy nem sikerül nemzetközi együtt-működést kialakítani az űrszemetelés mérséklésére. Az Elon Musk által finanszírozott, a földfelszíni internet-ellá-tottságot javító több tízezres műholdas rendszerek már a csillagászok megfigyeléseit is zavarni fogják.

a helyzetstaBIlIzálás fontossága

A rakéta orrában lévő kidobó szerkezet egy előfeszített rugó segítségével tolja ki a kis műholdakat a világűrbe. Mozgása általában – a rugóerő irányától függően – lassab-ban vagy gyorsabban bukdácsoló, pörgő mozgás. SMOG–P esetében ez 40 fordulat/perc míg ATL–1-nél alig ennek tizede volt. A  Föld körül száguldó műholdra ható erők közül az inhomogén gravitációs tér, a változó mágne-ses térerő, a Napból, világűrből érkező részecskék „bom-bázása” (napszél) a legfontosabb. Ezek hatására a műhold bukdácsoló mozgása megmarad. Ennek ismeretében nem lehet alkalmazni pl. állandóan a Földre néző kamerát, vagy irányított antennarendszert. A  forgás nem miden szem-pontból hátrányos. A  napos oldalon repülve pl. nem tud egyik oldala sem túlmelegedni. A mozgás lassítása a mű-holdba épített nagy hiszterézis veszteségű anyaggal tör-ténhet. Ennek átmágnesezése mozgási energiát von el a repülő testből, amely lassulni fog. Egy állandó mágnes műholdba helyezésével, igyekszik a Föld mágneses terébe beállni. Ezzel egy érdekes, de stabil helyzethez jut, amely követi a Föld mágneses terének irányítottságát, azaz a sarkokon át fog fordulni. Ezt a két elvet alkalmazva a MASAT–1, Földre irányított kamerájával sikeresen készít jó képeket. A SMOG–P és ATL–1 nem alkalmazott ilyen meg-oldást. A  műhold belseje különböző hosszúságú vezető

7. ábra. A magyar űrflotta Ausztráliához közeledve. A köztük lévő távolság 2020 januárjában 1000 km volt

8. ábra. A Planetlab cég cubesat családba illeszkedő 10×10×30 cm-es, távérzékelési feladatokat ellátó műholdja, amelyből több mint száz állt pályára

Űrtechnika

LIV. évf. – 2020/2 HADITECHNIKA 45

hurkokat rejt. Ezekben a mágneses tér metszésekor olyan áramirány alakul ki, amelyik a pörgést fékezi. Ezt az elvet használva sikerült a SMOG–P pörgését egy hónap alatt 40 fordulat/percről 20 fordulat/percre csökkenteni. Természe-tesen alkalmazhatunk aktív stabilizálást is. Magnetométer-rel mérjük a műhold mágneses térben elfoglalt helyét, majd a belsejébe helyezett tekercseken szabályozottan átfolyó áramok segítségével a két tér egymásra hatásával a kívánt mértékben elmozdítjuk a műholdat. Nagy előnye, hogy nincs szükség semmilyen, földről felvitt hajtóanyagra. Szá-mításba jöhetnek még a nagy műholdakon alkalmazott egyéb eljárások: lendkerék-, gáz- vagy ionhajtóművek.

kapcsolat a kIcsIkkel

A fedélzeten rendelkezésre álló energia a Napból szárma-zik. A kis műholdak felületének nagysága határozza meg, hogy mekkora teljesítmény használható a fedélzeti beren-dezések táplálására. A  SMOG–P esetében ez mindössze 300 mW. A legnagyobb fogyasztást a fedélzeti telemetria-adó jelentette, amely adáskor 300 mW-ot fogyaszt. Ez a mennyiség arra elég, hogy egy 100 mW teljesítményű adót működtessen. A fedélzeti antenna kialakítása nem egysze-rű feladat. A bukdácsolás miatt lehetőleg a tér minden irá-nyába egyenletesen kell sugározni. Ráadásul olyan anyag-ból kell elkészíteni, amely a kidobóban teljesen a kocka köré tekerve, a kidobás után visszanyeri eredeti formáját. MASAT–1 esetében ez egy mérőszalag darab volt, míg

SMOG–P-nél egy kerékpár bowden-vezetékéből származó acélhuzal. Mindkettő kiválóan működött. A  fedélzeti fo-gyasztást csak az adóteljesítmény csökkentésével vagy időszakossá tételével lehet megvalósítani. A  fedélzeten összegyűjtött mérési adatokat a műegyetemi vezérlőállo-más fölötti tartózkodás ideje alatt kellett leadni. Ehhez gyors adatátviteli sebességre van szükség. A másik kap-csolati ág a fedélzetre történő jelátvitel (vezérlés), amely „megmondja” a műholdnak, hogy mikor milyen adatokat, milyen sebességgel küldjön le. A  műhold vevőjébe nagy földi területről érkezhetnek zavaró jelek. Okulva a MASAT–1 működése során szerzett tapasztalatokból, a SMOG–1 irányába kisugárzott teljesítményt több, mint tízszeresére emeltük. Így sikerült teljesen üzembiztossá tenni a vezér-lést. A földi adó-vevő antenna egy 4,5 m átmérőjű parabo-lareflektorú elrendezés (9. ábra). A 8°-os nyílásszög megkí-vánta a műhold helyzetének pontos ismeretét. A  pálya adatait az USA Air Force megfigyelő/bemérő állomásától kapjuk.

Összefoglalva: Robert Twiggs professzornak az űrmoti-vált oktatást javítani szándékozó ötlete túlnyúlt az indító elképzelésen. A kis műholdak az űraktivitás szerves része-ivé váltak. A műegyetemen készült világelső kicsi műszer lendületet adott az űrmérnök-képzés megindításához azzal a reménnyel, hogy a jövőben, oktatási keretben készülő társaik nagyban emelik az oktatás színvonalát.

források

Peralta, R. and Y. Fairuzov, M. Navarrete, J. Aguirre, F. Serranfa. “Structural design, development and testing of a small experimental satellite: SATEX-1” Letöltés: 2020.01.13. https://digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2703&context=smallsat;

Sandau, Rainer, Hans-Peter Röser, and Arnoldo Valenzuela, eds. Small Satellites for Earth Observation. Springer, 2008. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6943-7;

Howell, Elizabeth. “CubeSats: Tiny Payloads, Huge Benefits for Space Research” space.com, 2018. 06. 19. Letöltés: 2020. 01. 13. https://www.space.com/34324-cubesats.html;

“What is a CubeSat & other picosatellites” Nanosats Database Letöltés. 2020. 01.13. https://www.nanosats.eu/cubesat;

„Egy hónapja várakozáson felül teljesít az űrben a műegyetemi zsebműhold” bme.hu, 2020.01.07. Letöltés: 2020.01.13. https://www.bme.hu/hirek/20200107/Egy_honapja_varakozason_felul_teljesit_az_urben_a_muegyetemi_zsebmuhold.

9. ábra. A SMOG–P-vel és ATL–1-el kapcsolatot tartó, a Budapesti Műszaki Egyetem E épületének tetején lévő antenna

(Fot

ók a

sze

rző

gyűj

tem

ényé

ből

)

FOLYÓIRATA Haditechnika megvásárolható:

Líra Könyváruház, Récsei Center 1146 Bp., Istvánmezei út 6., (telefon: 411-1543);Stúdió könyvesbolt 1138 Bp., Népfürdő u. 15/D, (telefon/fax: 359-1964, 359-6461);

HM Zrínyi Nonprofit Kft. Ügyfélszolgálat (Budapest II., Fillér u. 14., 1087 Budapest Kerepesi út 29/b. Nyitva tartás: H.–P. 9–15 óra www.topomap.hu).